Функциональный аналого-цифровой преобразователь

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН И Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1щ SS8626

Cmas Вееетских

Сеииалистических

Республик (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 28.01.77 (21) 2445650/18-21 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 15,01.78. Бюллетень № 2 (45) Дата опубликования описания 10.02.78 (51) М, Кл. Н ОЗК 13/02

Государственный комитет

Савета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 681.325(088.8) (72) Авторы изобретения

И. П. Белякова, В. В. Островерхов и И. В. Шапошникова (71) Заявитель (54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к техникс аналогоцифрового преобразования. Преобразователь предназначен для цифрового измерения аргумента аналоговых функций синуса и косинуса и для определения значений функций синуса и косинуса по аналоговому значению а ргумента.

Известно устройство, состоящее из двух аналого-цифровых умножителей, аналого-цифрового интегратора и цифрового преобразователя угла в синус и косинус (1). Это устройство позволяет определять по входным аналоговым значениям двух сигналов sinx=- Ь„ созх= С4 цифровое значение аргумента. Оно реализует высокую точность (до 0,1%) > но содержит сложные аналоговые узлы, требуст для опрелсния угла два сигнала U> и U2 и не реализует прямую функцию угол — синус угла.

Известно устройство, позволяющее методом последовательного счета определять цифровой эквивалент входной величины. Оно содержит сравнивающее устройство, цифро-аналоговый преобразователь, счетчик, логический элемент, генератор импульсов, устройство управления.

Генератор импульсов через логический элемент, другой вход которого соединен с устройством управления, подключен к цифро-аналоговому преобразователю и к входу счетчика.

Выход цифро-аналогового преобразователя соединен с входом сравнивающего устройства, на другой вход которого поступает входной измеряемый сигнал, а выход сравнивающего устройства соединен с третьим входом логического элемента (2). Точность преобразования

5 такого преобразователя зависит от величины ступени компенсирующего напряжения и может быть достаточно высокой, порядка 0,1%.

Однако этот преобразователь не реализует тригонометрическую зависимость между вхо10 дом и выходом.

С целью расширения функциональных возможностей в функциональный аналого-цифровой преобразователь, содержащий устройство сравнения, первый вход которого соединен с

15 шиной входного сигнала, второй, вход — с выходом цнфро-аналогового преобразователя, а выход устройства сравнения соединен с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, третий вход — с выходом устройства управления, а выход элемента И соединен с управляющим входом счетчика, введены два цифровых сумматора, синуса и косинуса, два регистра, синуса и косинуса, и цифровой коммутатор.

Причем выходы регистра синуса соединены с первой группой входов цифрового коммутатора и с входамп сумматора косинуса, выходы которого через регистр косинуса соединены с второй группой входов цифрового коммутатозп ра и с входами сумматора синуса. Выходы

588626

60 сумматора синуса соединены с входами регистра синуса, выходы счетчика подключены к третьей группе входов цифрового коммутатора, управляющий вход которого соединен с устройством управления, а выходы — с входами цифро-аналогового преобразователя.

На чертеже представлена блок-схема функционального аналого-цифрового преобразователя.

Функциональный аналого-цифровой преобразователь содержит цифро-аналоговый п|реобразователь 1, соединенный с одним из входов устройства сравнения 2, выход которого связан с одним из входов элемента И 3. Другие входы элемента 3 связаны с устройством управления 4 и генератором 5 импульсов, а выход элемента 3 соединен с управляющими входами счетчика 6, регистра 7 синуса, регистра 8 косинуса, сумматора 9 синуса, сумматора

10 косинуса. Параллельные выходы регистров

7, 8 и счетчика б связаны через цифровой коммутатор 11 с входами преобразователя 1, управляющий вход коммутатора связан с одним из выходов устройства 4, выходы каждого из сумматоров (9, 10) через соответствующие регистры (7, 8) связаны с входами другого сумматора (10, 9).

При определении цифрового значения аргумента sinx= U, cosx=.U аналого-цифровой преобразователь работает следующим образом.

По сигналу «пуск» с устройства управления

4 на коммутатор 11 поступает потенциал, разрешающий считывание кода с регистра 7 синуса или 8 косинуса в зависимости от определяемой функции are sinU или are cosU.

Одновременно с импульсом «пуск» регистры

7, 8, сумматоры 9, 10 и счетчик б сбрасываются в исходное состояние. Элемент И 3 открывается для прохождения импульсов генератора

5. При этом счетчик подсчитывает число и импульсов, а регистры и сумматоры реализуют итерационную процедуру

1 у„=у„1+ — х„ ; у,.= 0; и х„=х„ i — — у, 1, х,=

=1 и где у — текущее значение кода в сумматоре 9 на и-ом такте; х — текущее значение кода в сумматоре

10 на и-ом такте;

Й вЂ” число, меньшее единицы, которое зависит от заданной точности воспроизведения функции.

В сумматорах 9, 10 происходит суммирование (вычитание) согласно уравнениям (1), а в регистрах 7, 8 — хранение текущих значений х„, у и х„/К у/k. Значения х и у равны (с некоторой погрешностью) сов п)Й и sinn/k.

С регистров 7, 8 код, пропорциональный х, д„, поступает через коммутатор 11 на преобразователь 1, в котором формируется компенсирующее напряжение У „пропорциональное

sin (п/k) (cos(n/k). При условии U(U>„rpе

U — входной сигнал, срабатывает устройство 2 и поступает запрет на прохождение импульсов с генератора 5 на счетчик 6 и сумматоры 9, 10.

К моменту окончания уравновешивания на счетчике сформирован код гр = are sin U (arc

cosU) в радианах, а в регистрах 7, 8 — код

Ui = sinq: (cosrp) . Методическая погрешность измерения аргумента обратно пропорциональна величине lг. 1(примеру, для k=0,001 погрешность составляет 0,1 о/о.

Если необходимо определить цифровое значение функции sin p(cosy) для входного аналогового значения угла ч,=U, то управление преобразователем 1 осуществляется от счетчика б, а код sin q:(cos р) формируется в регистрах 7, 8. В этом режиме преобразователь работает следующим образом.

По сигналу «пуск» устанавливается разрешающий потенциал на прохождение кода счетчика 6 через цифровой коммутатор 11 на вход преобразователя 1. Далее происходит обычный процесс уравновешивания с участием устройства 2, преобразователя 1, счетчика 6, генератора 5, элемента И 3. Синхронно с процессом уравновешивания по импульсам генератора 5 происходит формирование кода sinn/k (cosn/k) по итерационной процедуре (1). К моменту окончания уравновешивания код счетчика равен значению входного сигнала У=, а коды в регистрах 7, 8 равны (с некоторой точностью) sinrp (cosy) . Методическая погрешность так же, как и в случае измерения arcsinU (агс cosU), зависит от k и для k=0,001 равна

0,1,.

Формула изобретения

Функциональный аналого-цифровой преобразователь, содержащий устройство сравнения, первый вход которого соединен с шиной входного сигнала, а второй вход — с выходом цифро-аналогового преобразователя, выход устройства сравнения соединен с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а третий вход — с выходом устройства управления, выход элемента И соединен с управляющим входом счетчика, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены два цифровых сумматора, синуса и косинуса, два регистра, синуса и косинуса, и цифровой коммутатор, причем выходы регистра синуса соединены с первой группой входов цифрового коммутатора и с входами сумматора косинуса, выходы которого через регистр косинуса соединены с второй группой входов цифрового коммутатора и с

588626

Составитель Н. Козлов

Техред И. Михайлова

Корректоры: Л. Орлова и Т. Добровольская

Редактор Т. Юрчикова

Заказ 3270/5 Изд. ¹ 170 Тираж 1080

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2 входами сумматора синуса, выходы которого соединены с входами регистра синуса. выходы счетчика соединены с третьей группой входов цифрового коммутатора, управляющий вход которого соединен с устройством управления, а выходы — с входами цифро-аналогового преобразователяя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США 3896299, кл. 340-347, 1973.

5 2. Хлистунов В. Н. Основы цифровой электро-измерительной техники и цифровые преобразователи, М.-Л., изд. «Энергия», 1966, с. 168.